地鐵車站供配電及照明系統(tǒng)節(jié)能分析與措施

熊潔

（廣州市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，廣東廣州 510060）

1 地鐵站供配電與照明系統(tǒng)節(jié)能分析

1.1 照明系統(tǒng)節(jié)能分析

由于特殊的地理環(huán)境，必須依靠供配電系統(tǒng)與照明系統(tǒng)來保證地鐵站的正常運行。但是地鐵供配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)在1d 內(nèi)的電力消耗數(shù)量驚人，大約占據(jù)地鐵系統(tǒng)中總消耗的1/3，所以必須在保證地鐵正常運行的情況下進行必要的節(jié)能改進措施，減少地鐵站供配電和照明系統(tǒng)的能耗。

在進行節(jié)能分析的過程中，必須選擇科學(xué)準確的參考指標進行判斷，通常情況下，照明功率的密度值可以直接反映照明系統(tǒng)的實際能耗[1]。我國目前對于城市軌道交通照明系統(tǒng)的規(guī)定依據(jù)照明功率密度值作為衡量標準。在檢測的過程中，由于無法檢測照明平均照度值，需利用功率密度值檢測與照度值計算公式進行計算。根據(jù)相關(guān)的實驗結(jié)果顯示，目前地鐵站照明系統(tǒng)的平均照度都超過相關(guān)標準。

在針對地鐵站公共區(qū)域照度值檢測的過程中，采用LED 照明燈光技術(shù)，可以保證照明度符合國家標準的同時，極大地節(jié)約能耗，進一步說明LED 照明技術(shù)作為節(jié)能減排的重要措施需要大力推廣，但是由于LED 照明光衰問題比較明顯，必須定期檢測，以滿足地鐵站照明系統(tǒng)的要求，維護地鐵站安全穩(wěn)定運行。

1.2 供配電系統(tǒng)節(jié)能分析

1.2.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能部署組件存在問題

由于供配電系統(tǒng)當中的供電組件功率較大，電力資源消耗較大，而進行節(jié)能部署工作中，傳統(tǒng)的人工監(jiān)管供電組件模式職能保障其運行安全，卻對節(jié)能部署無法起到作用，而貿(mào)然在供配電系統(tǒng)加入檢測組件，在實際運行當中就容易發(fā)生運行錯誤，如果損壞還會導(dǎo)致供配電系統(tǒng)負責(zé)單位經(jīng)濟的損失，甚至是供配電運維人員的傷亡。

1.2.2 供配電系統(tǒng)節(jié)能部署意識存在問題

在供配電系統(tǒng)自動化中存在人員節(jié)能意識不足的問題。在供配電系統(tǒng)自動化普及推廣之后，缺乏相對應(yīng)的操作規(guī)章流程，供配電系統(tǒng)自動化的運維人員往往會忽視供配電系統(tǒng)的節(jié)能部署調(diào)節(jié)，就會產(chǎn)生資源浪費問題。進而影響地鐵整體運行情況，造成不必要的電力資源浪費，阻礙地鐵節(jié)能環(huán)保工作的進行。

2 地鐵車站供配電與照明系統(tǒng)節(jié)能措施

2.1 低壓設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)

在地鐵車站供配電與照明系統(tǒng)節(jié)能部署當中，最重要的便是地鐵車站當中的輸電線路，我國地鐵標準電壓規(guī)定為DC750V 和DC1500V 兩種，而居民地鐵車站用電的電壓只有220V，地鐵車站的供配電系統(tǒng)功率也較普通電機的功率高，電力能源消耗也更大。以往的地鐵車站供配電與照明系統(tǒng)當中往往通過人工檢查的方式定時對地鐵車站進行檢查，以保障其正常運行，但在節(jié)能部署上卻缺乏監(jiān)管[2]。并且定期人工檢查的形式還容易存在疏漏，容易由于電流過大出現(xiàn)過載或者短路。盡管目前的地鐵車站供配電系統(tǒng)中部署空氣斷路器，但空氣斷路器也需要定時開關(guān)操作，不然其中產(chǎn)生的靜電會干擾空氣開關(guān)的運行，產(chǎn)生安全隱患。并且空氣開關(guān)能夠智能保障短路情況下供配電系統(tǒng)的安全，而不能節(jié)約電力資源。設(shè)置一套低壓設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)包括設(shè)備在線監(jiān)測子系統(tǒng)、設(shè)備故障預(yù)警及狀態(tài)評估子系統(tǒng)和設(shè)備信息管理子系統(tǒng)。通過對變電所和環(huán)控電控室配電設(shè)備的設(shè)置斷路器錄波裝置、光纖光柵溫度傳感器等設(shè)備，以實現(xiàn)站內(nèi)所有低壓一次設(shè)備在線監(jiān)測和帶電檢測數(shù)據(jù)的匯集、綜合分析、監(jiān)測預(yù)警、故障診斷、數(shù)據(jù)展示、存儲和格式化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能，提高配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，提高設(shè)備的運行維護和管理水平。地鐵車站中央處理器可以實時監(jiān)測地鐵車站內(nèi)的電流數(shù)據(jù)，在發(fā)生短路或過載時對相關(guān)區(qū)域的電路進行斷路處理，以保障用電安全。除此之外，中央控制室還可以根據(jù)地鐵車站實時的運行情況對供配電系統(tǒng)進行節(jié)能優(yōu)化。

2.2 充分運用自然光的設(shè)計來減少照明系統(tǒng)的使用

在地鐵車站大廳光照設(shè)計的過程中，通過增加智能自動調(diào)光系統(tǒng)，能夠保證對大廳地面的光組模塊以及對應(yīng)的傳感器進行實時監(jiān)控，并且根據(jù)大廳內(nèi)部人員密集度等其他指標來合理調(diào)節(jié)光照度，實現(xiàn)照度自動控制，優(yōu)化車站大廳的照度控制。在建設(shè)地鐵車站的過程中，可以在地鐵站以及周邊的建筑中引入自然光源，這樣增強提高室內(nèi)采光的效果，提升地鐵站的光照亮度。同時，自然采光的光線更加柔和[3]。另外，引入自然光線的同時，可以增強室內(nèi)的通風(fēng)效果。自然采光設(shè)計以及不同的透光材料之間的結(jié)合，能夠讓地鐵車站的屋頂更具有靈動感，也能夠更好的保證建筑設(shè)計呈現(xiàn)出優(yōu)美、變換的特點。自然采光的設(shè)計能夠形成光影交錯的感覺，進而為整個空間內(nèi)部提供光影變化，增強光線藝術(shù)表現(xiàn)張力。而且，能夠讓光線不會直接射入室內(nèi)，這樣投影在地鐵車站的表面上就會形成錯落有致的光斑，增強室內(nèi)空間的明朗質(zhì)感。由于太陽光折射形成的光影圖案也能夠讓整個地鐵車站的空間表現(xiàn)更加的活躍。

2.3 照明控制

智能照明系統(tǒng)控制的范圍主要包括：公共區(qū)、出入口通道一般照明、出入口飛頂一般照明、設(shè)備區(qū)照明、一類導(dǎo)向照明、站臺板下安全照明等。系統(tǒng)主要由中控臺（含軟件）、調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、照度傳感器、紅外傳感器、控制面板及通信總線等組成，實現(xiàn)站廳站臺公共區(qū)、出入口通道普通照明的調(diào)光控制，飛頂照明及路燈的開關(guān)控制，設(shè)備區(qū)照明、一類導(dǎo)向照明、站臺板下安全照明的開關(guān)控制。根據(jù)車站工作、節(jié)電需要實現(xiàn)的各種運營需求調(diào)節(jié)現(xiàn)場照明場景，數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線上傳至綜合監(jiān)控。

智能照明分區(qū)：運營時根據(jù)功能劃分為流動區(qū)、轉(zhuǎn)換區(qū)、廣告區(qū)，站臺劃分為流動區(qū)、轉(zhuǎn)換區(qū)、站臺門區(qū)，出入口劃分為飛頂區(qū)域、漸變區(qū)、流動區(qū)；停運時考慮節(jié)能需要將站廳站臺分成多個小區(qū)域，根據(jù)運營需要開啟相關(guān)區(qū)域照明。

2.4 優(yōu)化廣告照明

在地鐵站隨處可見廣告燈箱，并且這些燈箱的照明度通常在2000lux 以上，這樣才能夠保證吸引人們的目光，在短時間內(nèi)起到宣傳作用。但是這樣的照明亮度對于電力能源的消耗非常嚴重，尤其是廣告燈箱產(chǎn)生的光輻射會嚴重影響地鐵車站內(nèi)部空間的限制。例如廣東某地鐵線照明設(shè)備總?cè)萘繛?96.5kW，廣告照明負荷為181kW，占總照明設(shè)備負荷的36.5%，可見廣告照明是地鐵車站照明系統(tǒng)的能耗大戶。針對這樣的問題可以利用LED 側(cè)光源上下對打的方式進行節(jié)能，一般軌道內(nèi)部燈箱尺寸比例為3.2m 寬，1.6m 高，0.22m 厚，所以需要總共60 顆LED 燈管，分為上下兩排安裝。這樣的安裝方式可以有效節(jié)省能源，并且還能夠最大化燈箱的亮度，更好地進行宣傳與推廣。

2.5 空調(diào)配電節(jié)能調(diào)控

城市整體溫度、濕度、亮度也伴隨著季節(jié)、天氣和時間的變化而變化，地鐵車站當中空調(diào)系統(tǒng)與照明系統(tǒng)如果一成不變就很容易造成電力資源的浪費。結(jié)合電氣工程自動化技術(shù)的地鐵車站供配電與照明系統(tǒng)節(jié)能部署，可以通過溫度、濕度、亮度傳感器，配合自動化中央空調(diào)以及采光照明設(shè)備來進行地鐵車站溫度、濕度、亮度的智能調(diào)控，以保證城市軌道公共交通乘客能夠得到適當?shù)恼彰鱗4]。除此之外，地鐵車站還應(yīng)當采用LED 照明取代白熾燈。LED 照明與傳統(tǒng)的白熾燈及其他光源的發(fā)光原理相差很大，LED 發(fā)光原理是電流通過導(dǎo)線作用于半導(dǎo)體晶片，相較于傳統(tǒng)白熾燈的加熱燈絲產(chǎn)生光輻射發(fā)光方式而言，LED 的半導(dǎo)體晶片發(fā)亮原理更安全節(jié)能，具體對比參數(shù)如表1 所示。

表1 白熾燈與LED 參數(shù)

2.6 增強地鐵車站工作人員節(jié)能意識

地鐵車站工作人員供配電系統(tǒng)與照明系統(tǒng)的節(jié)能意識，就需要給地鐵車站工作人員開展定期的地鐵車站供配電與照明系統(tǒng)節(jié)能意識培訓(xùn)。將按流程作業(yè)、節(jié)能環(huán)保的理念深入到每一位地鐵車站工作人員的心中。通過科學(xué)方法分析浪費能源、缺少節(jié)能意識的危害，同時指出當下地鐵車站供配電系統(tǒng)與照明系統(tǒng)節(jié)能部署的重要性，潛移默化地影響地鐵車站供配電系統(tǒng)與照明系統(tǒng)中的安全節(jié)能操作風(fēng)氣。確保地鐵車站供配電系統(tǒng)與照明系統(tǒng)工作人員的節(jié)能意識足夠，以及地鐵車站供配電系統(tǒng)與照明系統(tǒng)節(jié)能部署工作高效穩(wěn)定開展。

3 結(jié)語

綜上所述，地鐵是城市公共交通的重要組成部分，而供配電與照明系統(tǒng)作為地鐵運營資源消耗較大的部分，供配電與照明系統(tǒng)節(jié)能部署應(yīng)當被重視，以確保地鐵車站的供配電與照明系統(tǒng)在滿足城市居民正常需求的情況下，最大限度節(jié)約電力資源，為我國城市軌道公共交通行業(yè)的節(jié)能環(huán)保發(fā)展工作保駕護航。